【創(chuàng)新設(shè)計】2020-2021學(xué)年魯科版物理選修3-1對點練習(xí)：4.2-閉合電路的動態(tài)分析

閉合電路的動態(tài)分析圖4－2－61．在如圖4－2－6所示的電路中，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，平行板電容器C的兩金屬板水平放置，R1和R2為定值電阻，P為滑動變阻器R的滑動觸頭，G為靈敏電流表，A為抱負(fù)電流表．開關(guān)S閉合后，C的兩板間恰好有一質(zhì)量為m、電荷量為q的油滴處于靜止?fàn)顟B(tài)，在P向上移動的過程中，下列說法正確的是()A．A表的示數(shù)變大B．油滴向上加速運(yùn)動C．G中有a→b的電流D．電源的輸出功率肯定變大答案B解析油滴靜止時，它所受的重力等于向上的電場力F＝qE＝eq\f(qUC,d)，在P向上移動的過程中，滑動變阻器的有效電阻變大，電路的總電阻變大，由閉合電路歐姆定律，知電路的總電流I變小，路端電壓U外變大，則選項A錯誤；而電阻R1兩端的電壓U1＝IR1變小，由U外＝U1＋U并，知U并變大，UC＝U并變大，油滴所受電場力變大，將向上加速運(yùn)動，QC＝CU并變大，電容器C充電，電流方向由b→a，則選項B正確，C錯誤；電源的輸出功率變化不確定，選項D錯誤．閉合電路中的功率圖4－2－72．如圖4－2－7所示，直線A為電源的UI圖線，直線B為電阻R的UI圖線，用該電源和電阻組成閉合電路時，電源的輸出功率和電路的總功率分別是()A．4W，8WB．2W，4WC．4W，6WD．2W，3W答案C解析從題圖中可知E＝3V，圖線A和圖線B的交點是電源和電阻R構(gòu)成閉合電路的工作點，因此P出＝UI＝4W，P總＝EI＝6W.含容電路分析圖4－2－83．如圖4－2－8所示，R是光敏電阻，當(dāng)它受到的光照強(qiáng)度增大時()A．燈泡L變暗B．光敏電阻R上的電壓增大C．電壓表V的讀數(shù)減小D．電容器C的帶電荷量增大答案CD解析光照強(qiáng)度增大時，R的阻值減小，閉合電路的總電阻減小，依據(jù)閉合電路歐姆定律知I＝eq\f(E,R＋r＋R燈)增大，燈泡L變亮，選項A錯誤；光敏電阻R上的電壓UR＝E－I(r＋R燈)減小，選項B錯誤；電壓表V的讀數(shù)U＝E－Ir減小，選項C正確；電容器C兩端的電壓等于燈泡兩端的電壓，燈泡兩端的電壓UL＝IR燈增大，所以電容器C的帶電荷量Q＝CUL增大，選項D正確．電路故障分析圖4－2－94．如圖4－2－9所示，燈泡L1、L2原來都正常發(fā)光，在兩燈突然熄滅后，用電壓表測得c、d間電壓比燈泡正常發(fā)光時的電壓高，故障的緣由可能是(假設(shè)電路中僅有一處故障)()A．a(chǎn)、c間斷路B．c、d間斷路C．b、d間斷路D．b、d間短路答案B解析因電路中L1、L2、R及電源串聯(lián)，電路中只有一處故障且兩燈不亮，電路中必是斷路，故D錯誤．電路中無電流，但c、d間電壓上升，是由于c、d間斷路，c、d兩點分別與電源正、負(fù)極等電勢．故正確答案為B.題組一閉合電路的動態(tài)分析圖4－2－101．如圖4－2－10所示的電路，閉合電鍵S，待電路中的電流穩(wěn)定后，減小R的阻值．則()A．電流表的示數(shù)減小B．電壓表的示數(shù)減小C．電阻R2兩端的電壓減小D．路端電壓增大答案B解析題圖中的電路結(jié)構(gòu)是R1與R先并聯(lián)，再與R2串聯(lián)，故R↓→R總↓→I干↑→U內(nèi)↑→U外↓.R2兩端電壓U2＝I干R2，U2增大，所以R與R1的并聯(lián)電壓減小，讀數(shù)減小，A、C、D錯誤，B項正確．圖4－2－112．如圖4－2－11所示的電路中，電源的電動勢E和內(nèi)電阻r恒定不變，電燈L恰能正常發(fā)光，假如變阻器的滑片向b端滑動，則()A．電燈L更亮，安培表的示數(shù)減小B．電燈L更亮，安培表的示數(shù)增大C．電燈L更暗，安培表的示數(shù)減小D．電燈L更暗，安培表的示數(shù)增大答案A解析變阻器的滑片P向b端滑動，R1接入電路的有效電阻增大，外電阻R外增大，干路電流I減小，安培表的示數(shù)減小，路端電壓U增大，電燈兩端電壓增大，電燈L更亮，A正確，B、C、D錯誤．圖4－2－123．如圖4－2－12所示，E為電動勢，r為電源內(nèi)阻，R1和R3均為定值電阻，R2為滑動變阻器．當(dāng)R2的滑動觸點在a端時合上開關(guān)S，此時三個電表A1、A2和V的示數(shù)分別為I1、I2和U.現(xiàn)將R2的滑動觸點向b端移動，則三個電表示數(shù)的變化狀況是()A．I1增大，I2不變，U增大B．I1減小，I2增大，U減小C．I1增大，I2減小，U增大D．I1減小，I2不變，U減小答案B解析滑動觸點由a向b移動時，R2阻值減小，所以總電阻減小，電路中總電流增大，則內(nèi)電壓增大，路端電壓減小，故U減?。豢傠娏髟龃?，R3兩端電壓也增大，所以并聯(lián)電壓減小，故I1減小，I2增大．4.圖4－2－13(2022·廣州調(diào)研)如圖4－2－13所示的電路中，電源的內(nèi)阻r≠0，R1和R2是兩個定值電阻．當(dāng)滑動變阻器R的滑片向a移動時，電路中的電流I1、I2的變化狀況是()A．I1不變B．I1變小C．I2變大D．I2變小答案BC解析當(dāng)滑動變阻器R的滑片向a移動時，滑動變阻器連入電路的電阻變小，整個回路的總電阻變小，依據(jù)閉合電路歐姆定律可知，干路電流I＝eq\f(E,R外＋r)變大，路端電壓U＝E－Ir變小，I1變小，A錯誤，B正確；又I＝I1＋I(xiàn)2，所以I2變大，C正確，D錯誤．5．某實物投影機(jī)有10個相同的強(qiáng)光燈L1～L10(24V，220W)和10個相同的指示燈X1～X10(220V，2W)，將其連接在220V的溝通電源上，電路如圖4－2－14所示，若工作一段時間后L2燈絲燒斷，則()圖4－2－14A．X1的功率減小，L1的功率增大B．X1的功率增大，L1的功率增大C．X2的功率增大，其他指示燈的功率減小D．X2的功率減小，其他指示燈的功率增大答案C解析由串、并聯(lián)電路的學(xué)問知，若L2燈絲燒斷，電路的電阻值變大，電流變小，除X2兩端電壓變大外，其他電壓變小，故選C.題組二對閉合電路功率的理解6．兩個電池1和2的電動勢E1＞E2，它們分別向同一電阻R供電，電阻R消耗的電功率相同．比較供電時電池1和2內(nèi)部消耗的電功率P1和P2及電池的效率η1和η2的大小，則有()A．P1＞P2，η1＞η2B．P1＞P2，η1＜η2C．P1＜P2，η1＞η2D．P1＜P2，η1＜η2答案B解析由于PR相等，則電流I相等．由I＝eq\f(E1,R＋r1)＝eq\f(E2,R＋r2)；因E1＞E2則r1＞r2，所以P1＞P2，而η＝eq\f(P出,P總)＝eq\f(I2R,EI)，所以η與E成反比，故η1＜η2，故選B.7．將阻值為4Ω和10Ω的兩個電阻R1、R2分別接在同一電源上，結(jié)果R2上消耗的功率P2比R1上消耗的功率P1大，則()A．電源內(nèi)阻肯定大于4ΩB．兩電阻串聯(lián)后接此電源，外電路總功率肯定大于只接R2時的功率C．兩電阻并聯(lián)后接此電源，外電路總功率肯定小于只接R1時的功率D．只接R1時電源消耗的功率肯定大于只接R2時消耗的功率答案ACD解析依據(jù)電源輸出功率隨外電阻的變化關(guān)系曲線如圖所示．由于R2消耗的功率P2比R1消耗的功率P1大．所以有R1<R2<R3且r>R1＝4Ω.A選項正確、D選項正確．R1與R2的并聯(lián)電阻肯定小于R1的電阻．由電源的輸出功率曲線可知外電路總功率肯定小于只接R1時的功率，C正確．若R1與R2串聯(lián)，其電阻大于R2的電阻．外電路的消耗的總功率不肯定大于只接R2時的功率，B錯誤．圖4－2－158．如圖4－2－15所示，直線OAC為某始終流電源的總功率P隨電流I變化的圖線，曲線OBC表示同始終流電源內(nèi)部的熱功率P隨電流I變化的圖線．若A、B點的橫坐標(biāo)均為1A，那么AB線段表示的功率為()A．1WB．6WC．2WD．2.5W答案C解析由題圖不難看出，在C點，電源的總功率等于電源內(nèi)部的熱功率，所以電源的電動勢為E＝3V，短路電流為I＝3A，所以電源的內(nèi)阻為r＝eq\f(E,I)＝1Ω.圖像上AB線段表示的功率為PAB＝P總－I2r＝(1×3－12×1)W＝2W．故正確選項為C.9.圖4－2－16(2022·河南三市調(diào)研)電源的效率η定義為外電路電阻消耗的功率與電源的總功率之比，如圖4－2－16所示，直線A為電源a的路端電壓與電流的關(guān)系圖線，直線B為電源b的路端電壓與電流的關(guān)系圖線．直線C為一個電阻R兩端的電壓與電流關(guān)系的圖線，將這個電阻R分別接到a、b兩電源上，那么()A．R接到電源a上，電源的效率較低B．R接到電源b上，電源的輸出功率較大C．R接到電源a上，電源的輸出功率較大，電源效率較高D．R接到電源b上，電源的輸出功率較小，電源效率較高答案C解析電源的效率η＝eq\f(UI,EI)＝eq\f(U,E)，由題中圖像可知A與C交點處電壓大于B與C交點處電壓，則R接在電源a上效率較高；電源輸出功率P＝UI，由題中圖像易得R接在電源a上輸出功率較大，A、B、D錯誤，C正確．題組三含容電路分析圖4－2－1710．如圖4－2－17所示，C為兩極板水平放置的平行板電容器，閉合開關(guān)S，當(dāng)滑動變阻器R1、R2的滑片處于各自的中點位置時，懸在電容器C兩極板間的帶電塵埃P恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)．要使塵埃P向下加速運(yùn)動，下列方法中可行的是()A．把R2的滑片向左移動B．把R2的滑片向右移動C．把R1的滑片向左移動D．把開關(guān)S斷開答案A解析若塵埃P處于靜止?fàn)顟B(tài)，則重力與電場力平衡．若塵埃向下加速運(yùn)動，則電場力減小，電容器兩極板間的電壓減小，故向左移動R2的滑片可以實現(xiàn)這種變化．故A正確、B錯．由于穩(wěn)定時R1支路無電流，故無論如何移動R1，電容器兩極板間的電壓都不會轉(zhuǎn)變，故塵埃仍平衡，故C錯．?dāng)嚅_開關(guān)S，電容器兩極板間電壓增大，這種狀況與B選項效果相同，故D錯．圖4－2－1811．在如圖4－2－18所示的電路中，燈泡L的電阻大于電源的內(nèi)阻r，閉合電鍵S，將滑動變阻器的滑片P向左移動一段距離后，下列結(jié)論正確的是()A．燈泡L變亮B．電源的輸出功率變小C．電容器C上電荷量削減D．電流表讀數(shù)變小，電壓表讀數(shù)變大答案BD解析將滑動變阻器的滑片P向左移動一段距離后，R的阻值變大，電路中電流變小，燈泡變暗，A錯誤；路端電壓變大，電阻R兩端電壓變大，電容器C兩端電壓變大，電容器C上電荷量增加，C錯誤，D正確；當(dāng)外電路電阻等于電源的內(nèi)阻時電源的輸出功率最大，燈泡L的電阻大于電源的內(nèi)阻r，則外電路電阻比r大得越多，輸出功率越小，B正確．圖4－2－1912．如圖4－2－19所示，M、N是平行板電容器的兩個極板，R0為定值電阻，R1、R2為可調(diào)電阻，用絕緣細(xì)線將質(zhì)量為m、帶正電的小球懸于電容器內(nèi)部．閉合開關(guān)S，小球靜止時受到懸線的拉力為F.調(diào)整R1、R2，關(guān)于F的大小推斷正確的是()A．保持R1不變，緩慢增大R2時，F(xiàn)將變大B．保持R1不變，緩慢增大R2時，F(xiàn)將變小C．保持R2不變，緩慢增大R1時，F(xiàn)將變大D．保持R2不變，緩慢增大R1時，F(xiàn)將變小答案B解析當(dāng)電路接通后，對小球受力分析：小球受重力、電場力和懸線的拉力F三個力的作用，其中重力為恒力，當(dāng)電路穩(wěn)定后，R1中沒有電流，兩端等電勢，因此電容器兩極板電壓等于R0兩端電壓，當(dāng)R2不變，R1變化時，電容器兩極板電壓不變，板間電場強(qiáng)度不變，小球所受電場力不變，F(xiàn)不變，C、D兩項錯．若保持R1不變，緩慢增大R2，R0兩端電壓減小，電容器兩端電壓減小，內(nèi)部電場減弱，小球受電場力減小，F(xiàn)變小．故A項錯，B項正確．題組四綜合應(yīng)用圖4－2－2013．如圖4－2－20所示為始終流電路，電源內(nèi)阻不能忽視，但R0大于電源內(nèi)阻，滑動變阻器的最大阻值小于R，當(dāng)滑動變阻器滑片P從滑動變阻器的最右端滑向最左端的過程中，下列說法正確的是()A．電壓表的示數(shù)始終增大B．電流表的示數(shù)始終增大C．電阻R0消耗的功率始終增大D．電源的輸出功率始終增大答案A解析滑動變阻器的最大阻值小于電阻R，在滑片P向左滑動的過程中，電路中的總電阻增大，總電流減小，電流表的示數(shù)減小，B項錯誤；電阻R0消耗的功率減小，C項錯誤；內(nèi)電壓始終減小，外電壓始終增大，R0兩端電壓始終減小，電壓表示數(shù)增大，A項正確；由于電源的內(nèi)阻小于R0，因此在滑動變阻器滑動過程中電源的輸出功率始終減小，D項錯誤．圖4－2－2114．如圖4－2－21所示的電路中，已知電源電動勢E＝36V，內(nèi)阻r＝2Ω，R1